質(zhì)量管理學(xué)第九章課件

第九章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)§9.1基本概念§9.2基本方法（極差分析法）§9.3正交試驗(yàn)原理解析1§9.1基本概念一正交試驗(yàn)法二指標(biāo)、因素、水平1指標(biāo)

●定義：在試驗(yàn)中，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康亩_定的衡量試驗(yàn)結(jié)果的特征量稱為指標(biāo)。它可以是產(chǎn)品的質(zhì)量參數(shù)（重量、尺寸、速度、溫度、壽命、硬度、 精度…），也可以是成本、數(shù)量、效率等。

●分類：定量指標(biāo)定性指標(biāo)

●在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通常采用將定性指標(biāo)定量化的方法（如評(píng)分法）將定性指標(biāo)化為定量指標(biāo)進(jìn)行考核和分析2因素

●定義：在試驗(yàn)中，影響試驗(yàn)結(jié)果的試驗(yàn)條件稱為因素

●分類：可控因素：在試驗(yàn)中可以人為地加以調(diào)節(jié)和控制的因素。不可控因素：由于自然、技術(shù)和設(shè)備等條件的限制，暫時(shí)還不能為人們控制和調(diào)節(jié)的因素。如氣溫、降雨量等

●在正交試驗(yàn)中，所考察的因素都是可控因素，被考察因素通常以大寫(xiě)英文字母A、B、C…表示。3水平：因素在試驗(yàn)中所處的各種狀態(tài)和條件稱為因素的水平。在試驗(yàn)中往往要考慮某因素的幾種狀態(tài)，那么就稱該因素為幾水平因素三

正交表及其特點(diǎn)2正交試驗(yàn)法概念

所謂正交試驗(yàn)法就是以人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)利用規(guī)格化的表———正交表，科學(xué)地安排試驗(yàn)和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。它幫助人們只進(jìn)行代表性很強(qiáng)的少量的若干次試驗(yàn)找到最佳的工藝條件或設(shè)計(jì)參數(shù)，并預(yù)報(bào)出最佳條件下試驗(yàn)結(jié)果的變動(dòng)范圍。作用1合理安排試驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，當(dāng)因素越多時(shí)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的這一優(yōu)越性越突出2在眾多影響因素中，分清因素主次，抓住主要矛盾3正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是掌握各影響因素與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)之間關(guān)系的有效手段，為生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制提供有利的條件4找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝條件5指出進(jìn)一步試驗(yàn)方向3No.1234567111111112111222231221122412222115212121262122121722112218221211212341111121222313334212352231623127313283213933211234567(1)325476(2)16745(3)7654(4)123(5)32(6)1(7)12345111111212222321122422211531212632121741221842112L8（27）L8（27）的交互作用表L9（34）L8（41×24）No.No.列列號(hào)列列列正交表53交互作用及交互作用列表交互作用：在多因素試驗(yàn)中一個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響依賴于另一因素所取的水平時(shí)，稱兩因素有交互作用。在多因素對(duì)比試驗(yàn)中，某些因素對(duì)指標(biāo)的影響往往是互相制約、互相聯(lián)系的。即在試驗(yàn)中不僅因素起作用，而且因素間有時(shí)聯(lián)合起來(lái)起作用，這種聯(lián)合作用并不等于各因素單獨(dú)作用所產(chǎn)生的影響之和，稱這種聯(lián)合作用為交互作用。例：某農(nóng)場(chǎng)對(duì)四塊大豆試驗(yàn)田作施肥試驗(yàn)。每塊田以不同的方式施以磷肥和氮肥，其產(chǎn)量如下：可以看出當(dāng)施氮肥和不施氮肥時(shí)，施以4公斤磷肥后的增產(chǎn)數(shù)量是不同的當(dāng)施磷肥和不施磷肥時(shí)，施以6公斤氮肥后的增產(chǎn)數(shù)量是不同的若N,P分別起作用時(shí)增產(chǎn)為50,30kg。但同時(shí)施時(shí)其效果并不是50+30=80kg，而是增產(chǎn)560-400=160kg，增加的80公斤則為交互作用的效果。交互作用列表：規(guī)定正交表中某兩列因素的交互作用所占列號(hào)的表格P1=0P2=4P2-P1N1=0N2=645043056050130N2-N130110

N2產(chǎn)量（kg）P64正交表的性質(zhì)（1）各列中每個(gè)數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等；（2）任意兩列水平的不同搭配方式重復(fù)數(shù)相同（3）對(duì)正交表進(jìn)行初等變換，不改變其正交性①任兩列對(duì)調(diào)位置②同列兩數(shù)碼位置對(duì)調(diào)7例題晶體退火工藝試驗(yàn)檢查癌細(xì)胞，用到一種碘化鈉晶體?40。要求應(yīng)力越小越好，希望不超過(guò)2度。退火工藝是影響質(zhì)量的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。某廠經(jīng)過(guò)30多爐試驗(yàn)，其他指標(biāo)都已經(jīng)合格，只是應(yīng)力未能低于7度?，F(xiàn)在通過(guò)正交試驗(yàn)，希望找到降低應(yīng)力的工藝條件。9一明確試驗(yàn)?zāi)康?、確定試驗(yàn)指標(biāo)

試驗(yàn)?zāi)康模航档蛻?yīng)力，應(yīng)力越小越好

試驗(yàn)指標(biāo)：應(yīng)力（單位：度）

二挑因素、選水平、制定因素水平表

升溫速度A恒溫溫度B恒溫時(shí)間C降溫速度D1300C/小時(shí)6000C6小時(shí)1.5安培2500C/小時(shí)4500C2小時(shí)1.7安培31000C/小時(shí)5000C4小時(shí)150C/小時(shí)水平因素

晶體退火工藝試驗(yàn)因素水平表****10晶體退火工藝試驗(yàn)安排及試驗(yàn)結(jié)果分析表1234應(yīng)力（度）升溫速度A（0C/小時(shí)）恒溫速度B（0C）恒溫時(shí)間C（小時(shí)）降溫速度D123(30)(50)(100)1(600)113（4）1（6）2（2）2（1.7）1（1..5）3（150）6715456(30)(50)(100)2(450)222（2）3（4）1（6）1（1.5）3（150）2（1.7）80.57789(30)(50)(100)3(500)331（6）2（2）3（4）3（150）2（1.7）1（1.5）1613T1T2T31513.5352815.520152919.5281916.5T=63.5R21.512.51411.5列號(hào)因素試驗(yàn)號(hào)11六試驗(yàn)結(jié)果分析1計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果總和2對(duì)每一列計(jì)算每個(gè)水平的試驗(yàn)結(jié)果總和Tij

Tij——第j列第i水平的試驗(yàn)結(jié)果之和3計(jì)算各列極差Rj4確定因素的主次關(guān)系極差R的大小反映了該因素在水平變化范圍內(nèi)變化時(shí)試驗(yàn)指標(biāo)的變化范圍。因此因素的極差越大，該因素對(duì)指標(biāo)的影響越大，也越重要。5確定最優(yōu)水平組合：原則：重要因素選其最優(yōu)水平；對(duì)于次要因素可選最優(yōu)水平，或兼顧其他條件（如操作方便、成本降低等）本例：A2B2C1D36驗(yàn)證最優(yōu)方案7畫(huà)趨勢(shì)圖8展望下一階段試驗(yàn)方向主次ACBD136驗(yàn)證最優(yōu)方案分析方法試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)條件應(yīng)力（度）平均應(yīng)力（度）直觀5、10A2B2C3D30.5，0.40.45極差11、12A2B2C1D30.2，00.1A7趨勢(shì)圖Ti水平6460050045010050303525151023020BC14§9.3正交試驗(yàn)原理解析一全面試驗(yàn)法二單因素輪換法三正交試驗(yàn)法例：以符號(hào)A、B、C表示因素。以A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3分別表示因素A、B、C的三個(gè)水平，試比較三種方法的試驗(yàn)點(diǎn)。

15二單因素輪換法輪換方法：即B1C1

A3C1

A3B1

得到較優(yōu)水平組合為A3B1C3試驗(yàn)次數(shù)：7次缺點(diǎn)：七個(gè)點(diǎn)完全分布在立方體的個(gè)別邊、面上。在很大范圍無(wú)試驗(yàn)點(diǎn)。因此試驗(yàn)缺乏代表性，不能反映事物全貌。特別是因素間有交互作用時(shí)，更不易找到最優(yōu)方案C3*C2C1B3B2B1*A3*A2A1A1A2A3B1B2B3C2C1C3·······BAC17三正交試驗(yàn)法特點(diǎn)：均衡分散，整齊可比優(yōu)點(diǎn)：多、快、好、省ABC1